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ACS Nano 편집장 등 국제학술지 에디터 9명 KAIST에 온다
미국화학회 나노학술지 (ACS Nano) 편집장 등 국제 학술지 에디터 9명이 KAIST에 온다.
우리대학은 다음달 2일(화) 본교 KI빌딩 퓨전홀에서 신소재 분야 전문가 500여 명이 참석한 가운데 ‘KAIST 국제 신소재 공학 워크숍’을 연다.
‘유망 신소재 분야의 빅 아이디어들’을 주제로 열리는 이번 워크숍에는 재료공학·화학·응용물리·화학공학 분야의 국제 학술지 에디터와 국가과학자인 KAIST 유룡 교수가 강연자로 참여해 발표와 토론을 진행한다.
[주요연사]
해외 전문가로는 국제 학술지의 편집장 3명과 부편집장(급) 5명이 참여한다.
미국화학회가 발행하는 나노학술지(ACS Nano)에서는 편집장 폴 웨이즈(Paul S. Weiss) UCLA 교수, 부편집장 알리 자베이(Ali Javey) UC Berkeley 교수, 부편집장 레지날드 페너(Reginald M. Penner) UC Irvine 교수 등 3명의 에디터가 참여한다.
나노분야 대표적 학술지인 나노 레터스(Nano Letters)에서는 부편집장 줄리아 그리어(Julia R. Greer) 칼텍(Caltech) 교수와 부편집장 유난 시아(Younan Xia) 조지아 공대 교수 등 2명이 참여한다.
이밖에 재료화학 학회지(Chemistry of Materials) 편집장 질리안 뷰리악((Jillian M. Buriak) 알버타대학교 교수, 신생저널인 미국 화학회 광학회지(ACS Photonics)의 편집장 해리 애트워터(Harry A. Atwater) 칼텍(Caltech) 교수, 동 킨(Dong Qin) 조지아 공대 교수도 함께 한다.
국내 전문가로는 미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society)의 부편집장이자 기초과학연구원 ‘나노입자연구단’단장을 맡고 있는 서울대학교 현택환 교수와 대한민국 국가과학자이며 기초과학연구원‘나노물질 및 화학반응 연구단’단장을 맡고 있는 KAIST 유룡 교수가 참여한다.
워크숍은 △ 차세대 광전자 디바이스 및 3차원 나노구조 소재 △ 의학 및 산업용 나노 소재 △ 센서 및 촉매 소재 분야 등 3개 세션으로 나눠 진행된다.
주요 주제는 △ 태양광 에너지 소재 △ 미래 전자기기 및 센서를 위한 소재 △ 실리콘 표면의 나노패턴 형성 △ 3차원 나노구조의 메타 소재 디자인 △의료기술 및 에너지 저장을 위한 나노 소재 △ 금속 콜로이드 나노결정 △ 3차원 다공성 탄소 소재 △ 나노와이어를 이용한 고감도 수소가스 감지 소재 △ 나노결정 합금 소재 연구 등이다.
KAIST는 이번 워크숍을 계기로 국내외 저명한 석학들과 정보교류를 강화하고 공동 연구를 실시해 세계 최고의 소재기술을 개발하는 기회로 활용할 계획이다.
이번 워크숍을 총괄하는 김일두 신소재공학과 교수는 “이번 워크숍은 재료공학 분야 저명한 석학들이 한자리에 모이는 국제학술 교류의 장”이라며 “전 세계 나노 신소재 분야의 미래 기술을 알 수 있는 소중한 기회가 될 것”이라고 말했다.
한편, KAIST 신소재공학과는 ‘2016 QS 세계대학평가 학과별 순위’에서 전 세계 대학 중 18위(국내 1위)를 차지한 바 있다. 끝.
2016.07.28 조회수 17370 -
유룡 교수, 3차원 그래핀 합성 기술 개발
〈 유 룡 교수 〉
우리 대학 화학과 유룡 교수 연구팀이 꿈의 소재 그래핀의 성능을 뛰어 넘는 3차원 그래핀 합성법 개발에 성공했다.
연구팀은 제올라이트 주형과 란타늄 촉매를 활용한 나노주형합성법으로 그래핀의 강점을 고스란히 살린 마이크로 다공성 3차원 그래핀을 제작했다.
기존의 3차원 그래핀은 2차원 평면구조를 곡면으로 구현, 반응면적이 좁고 2차원 구조로 되돌아가는 등의 문제로 상용화가 어려웠다.
그러나 새롭게 개발된 3차원 그래핀은 완벽한 입체 결정 구조로 안정성과 우수한 물성을 고루 갖춰, 화학공업용 고효율 촉매 패키징, 고성능 배터리 음극제, 고효율 여과막(멤브레인) 등 다용도로 활용이 가능, 관련 산업 전반에 혁신을 가져올 것으로 기대된다.
연구진은 제올라이트 주형의 미세기공에 란타늄 양이온을 촉매로 주입함으로써, 기공 내 탄화수소기체(에틸렌‧아세틸렌)의 탄화온도를 낮춘 것이 이번 연구의 핵심이라고 밝혔다. 그 결과 미세기공 속에서도 원활한 탄소 증착을 유도해 견고한 탄소 결정 구조물을 구현해냈다. 마지막으로 산용액(염산, 불산)으로 제올라이트 주형을 녹여내 3차원 그래핀을 만들어 냈다. 연구진은 포항가속기연구소와 한국기초과학지원연구원 서부센터의 도움을 받아 X선 회절 분석법으로 3차원 그래핀의 완벽한 탄소 결정구조를 확인했다.
연구진은 이번 연구로 과거 이론적 구상에 그쳤던 마이크로 다공성 3차원 그래핀의 양산법이 고안 됨에 따라, 앞으로 실제 양산과 산업 적용이 이뤄지며 화학공업 등 관련 산업 전반에 혁신을 가져올 것으로 전망하고 있다.
실제로 연구진은 3차원 그래핀을 기존 상업용 그래핀 전지의 음극재로 시험 적용, 기존 약 100mAh의 정전용량을 약 300mAh(전류밀도 8mA/cm²기준)로 끌어올렸다. 특히 이번 연구는 주재료인 제올라이트가 1톤 당 300달러 정도로 매우 저렴하고, 탄화반응 후 염산과 불산으로 제올라이트 주형을 녹여 제거하는 공정도 단순하다. 또한 대량 합성에서도 높은 재현성을 보여, 머지 않아 본격적인 양산으로 이어질 것으로 보인다.
유 교수는 “그 동안 여러 가지 실험상의 어려움으로 제올라이트를 주형으로 3차원 그래핀을 만드는 연구가 크게 활성화되지 못했었다”며 “이번 연구 결과를 계기로 많은 과학자들이 이러한 탄소나노물질에 관심을 갖게 될 것이며, 2차원 그래핀의 장점에 더해 넓은 반응면적과 다양한 응용이 가능한 나노 다공구조를 갖춘 3차원 그래핀은 응용 분야에서도 큰 관심을 끌 수 있을 것이다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 마이크로 다공성 3차원 그래핀의 투과 전자현미경 사진
그림2. LTA 제올라이트를 활용한 탄소합성 결과
그림3. 마이크로다공성 3차원 그래핀의 전기전도도 측정결과
그림4.제올라이트 기공내부에 형성된 탄소의 전자밀도
2016.06.30 조회수 16482 -
박오옥, 한상우 교수, 팔 14개 달린 금 나노입자 개발
우리 대학이 중심 입자에 14개의 팔 모양 입자가 달린 이원 구조의 금 나노입자를 개발했다.
이 기술은 팔 모양 입자 주변에서 전기장을 강하게 증폭시켜 표면증강 라만분광을 이용해 미량의 물질도 검출할 수 있다. 이를 통해 화폐 보안물질, 인체 광열치료 등에도 활용 가능할 것으로 기대된다.
생명화학공학과 박오옥 교수, 화학과 한상우 교수, 한국화학연구원 김도엽 박사와가 공동으로 진행한 이번 연구 성과는 광학 재료분야 학술지 ‘저널 오브 머티리얼스 케미스트리 씨(Journal of Materials Chemistry C)’ 4월 21일자 표지논문으로 게재됐다.
중심에 팔 모양의 입자가 달린 이원구조의 금 나노입자는 외부의 빛과 반응해 팔 모양 주변에서 전기장이 강하게 증폭된다. 이를 통해 금 나노입자를 기판으로 활용해 물질을 그 위에 올리면 적은 농도로도 쉽게 물질의 검출이 가능해진다.
하지만 기존 기술은 중심 나노입자에 달린 팔 모양 입자의 크기, 길이를 정밀하게 제어하지 못해 형태가 제각각인 금 나노입자만 얻을 수 있었다.
연구팀은 문제 해결을 위해 14개의 꼭지점을 갖는 사방십이면체 형태의 금 나노입자를 먼저 합성 후 꼭지점 부분만 선택적으로 성장시켰다.
이를 통해 팔이 14개 달린 이원구조의 금 나노입자를 합성했고 팔 크기나 길이를 조절해 광학특성 및 전기장 세기 증폭을 조절할 수 있게 됐다.
연구팀은 유한차분 시간영역법을 통한 시뮬레이션과 표면증강라만산란 실험을 통해 이원 구조에서의 팔의 크기가 작을수록, 몸통 입자의 크기가 클수록 전기장 세기가 강하게 증폭됨을 증명했다.
이 기술을 표면증강라만분광(surface-enhanced Raman spectroscopy)에 이용한다면 물질의 분자 검출 및 분석 등에 응용할 수 있다.
박 교수 연구팀은 이전 연구에서도 美 워싱턴대학 유난 시아(Younan Xia) 교수와의 공동연구를 통해 6개의 팔 모양 입자가 달린 이원구조의 금 나노입자 합성기술을 개발한 바 있다. 이번 연구에서는 이원 구조 금 나노입자의 성장과정 분석과, 더 나아가 이론적 계산을 통한 금 나노입자 표면에서의 전기장 세기가 증폭됨을 확인했다.
또한 실제 표면증강 라만산란 실험을 통한 특정분자 검출 등 다각적 연구를 통해 이원구조 금 나노입자의 응용 가능성을 높였다.
연구팀은 “새로운 접근법을 통한 이원구조 금 나노입자의 팔 개수, 길이 등의 조절로 광학특성 등 물리적 성질을 제어하는 기술을 개발했다”며 “이를 통해 라만분광법을 이용한 물질 검출이나 화폐보안물질 등에 응용 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부 산하의 한국연구재단-선도연구센터지원사업, 나노·소재기술개발사업 및 기초연구사업과 KAIST 기후변화연구허브사업의 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 중심입자에 14개의 팔이 달린 이원구조의 금 나노입자와 팔의 크기만 선택적으로 조절된 금 나노입자의 전자현미경 이미지
그림2. 팔 크기 변화에 따른 전기장 세기를 유한차분 시간영영법으로 시뮬레이션한 결과와 표면증강라만 신호 결과
2016.05.10 조회수 21000 -
백무현 교수, 메탄가스의 화학적 분해 성공
〈 백 무 현 교수 〉
우리 대학 화학과 백무현 교수 연구팀이 촉매반응과 합성이 까다로운 메탄가스를 화학적으로 분해하는데 성공했다. 이로써 메탄가스를 대체에너지원은 물론, 플라스틱 등 다양한 화학제품의 원료로 활용할 수 있는 실마리를 제시했다.
기초과학연구원 분자활성 촉매반응 연구단은 전이금속인 이리듐을 활용한 붕소화 촉매반응으로 메탄가스의 탄소-수소 결합을 끊고 화학반응을 활성화하는 과정을 이론과 실험으로 증명했다.
백 교수는 계산 화학으로 화학반응에 필요한 정확한 촉매후보물질을 예측했으며 반응 메커니즘을 규명했다.
기존 연구에서 탄소-수소 결합 활성화 반응 생산율은 2~3%에 머물러 사실상 불가능에 가까운 화학반응으로 간주되었다. 하지만 연구팀은 촉매로 탄소-수소 결합 활성화 생성물의 생산율을 약 60%까지 끌어올렸다.
메탄가스는 탄소와 수소로만 이뤄진 탄화수소(hydrocarbon)* 물질 중 하나다. 매년 5억톤 이상 발생하고 발생량이 점차 늘고 있다. 탄화수소 혼합물은 활용성이 높지만 메탄가스는 탄소-수소 결합이 매우 강해 활용이 어렵다.
상온에서 기체 상태인 메탄가스를 액화시키려면 높은 압력과 온도가 필요한데, 복잡한 공정이 동반되고 많은 경제적 비용이 소요된다. 메탄가스를 운송하려 해도 액화 중 에너지 밀도가 낮아져 활용도가 떨어진다.
원유 생산지에서 발생하는 메탄가스는 경제성이 없어 태우는 게 일반적이다. 이 때 환경에 유해한 이산화탄소, 일산화탄소가 다량 발생한다.
이번 연구는 메탄가스를 새로운 에너지원과 석유화학 산업의 원료로 사용할 수 있다는 가능성을 보여줬다는데 의의가 있다.
연구팀이 촉매반응으로 만든 탄소-수소 결합 활성화 생성물은 어떤 분자와 작용하느냐에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 생성물에 물을 더하면 메탄올을 만들 수 있으며 다른 화합물과 반응시키면 플라스틱, 의약품, 의류 등의 화학제품의 원료로도 사용할 수 있다.
또한 연구진이 규명한 화학 반응을 활용하면 이산화탄소와 함께 기후 변화의 주요인으로 꼽히는 메탄가스를 제어할 수 있으므로 온실가스를 크게 줄일 수 있다.
다만 촉매로 사용한 붕소와 이리듐 가격이 비싸기 때문에 이를 대체할 유기금속촉매를 개발하는 것이 과제다.
이번 연구는 미국 펜실베니아 대학의 대니얼 민디올라(Daniel J. Mindiola) 교수 그룹과 미국 미시간 주립 대학의 밀턴 스미스(Milton R. Smith Ⅲ) 교수 그룹과의 공동연구로 진행되었다. 연구결과는 세계적 학술지인 사이언스(Science, if=33.611)에 3월 26일에 게재되었다.
□ 그림 설명
그림1. 메탄가스의 탄소-수소 결합 활성화 반응물을 위한 연구진 실험 내용
그림2. 메탄가스의 탄소-수소 결합 활성 붕소화 촉매반응 기작
2016.03.29 조회수 15155 -
K-School 설립, “기업가정신 전파하고 창업 위한 생태계 만드는 첫 걸음”
＜이희윤 연구부총장＞
K-School 설립, ˝기업가정신 전파하고 창업 위한 생태계 만드는 첫 걸음˝
오는 가을학기부터 창업 인재를 육성하기 위한 K-School이 설립된다. K-School은 창업에 관한 기본 지식을 교육해 현재 학우들의 창업을 지원하는 창업원과 우리 학교 사이의 가교역할을 할 예정이다. K-School 원장으로 부임한 이희윤 연구부총장을 만나 자세한 이야기를 들어보았다.
K-School을 설립한 배경
한때 이공계 기피 현상이 팽배했다. 1990년대 금융위기 당시 연구직이 가장 먼저 해고되었기 때문이다. 그때와는 달리, 지금 학생들이 회사에 취직하면 회사가 필요로 하는 능력이 우리가 가진 전문성과 다소 다를 수 있다.
우리 학교는 그때 일이 다시 일어나지 않도록 ‘기업가정신’ 수업과 창업원 등을 설립했다. K-School은 지금까지의 창업 프로그램을 한데 모으고 기업가 출신 교수들을 초빙해 기본적인 창업 지식을 교육한다.
10여 년 전 우리 학교 경영대학은 Business Economics 부전공 프로그램을 신설했다. 그런데 창업에 필요한 지식은 경영 이론을 익히는 것과 거리가 있다. 또한, 실제로 창업을 하면 경영자의 역할과 사업가의 역할이 나뉘므로 경영지식을 자세히 알 필요는 없다. K-School은 학생들이 창업할 때 정말로 필요한 지식을 전달하고, 실제로 사업을 계획해보는 점에서 그 차이가 있다.
K-School이라는 이름에 대해
K-School의 K는 ‘Korea’일 수도 있고 ‘KAIST’일 수도 있다. 이름 자체는 스탠퍼드의 D-School에서 따왔으나 그 역할은 다르다. K-School의 목표는 좋은 기술을 갖춘 우리학교 학생들이 창업할 수 있도록 돕는 것이다.
수업은 어떻게 진행되는지
K-School은 학생들에게 기업가정신을 가르치고 창업에 관련된 프로그램을 개설해 운영한다. 또한, 수강생들은 융합캡스톤디자인 과정을 통해 사업 아이템을 스스로 선정하고 실제 사업으로 확장할 수 있다.
실제로 실리콘 밸리 등에서 창업을 성공했던 분들, 혹은 창업에 뛰어들었지만 실패했던 분들을 비롯한 많은 기업가들을 초빙해 K-School을 운영할 예정이다.
기존의 창업원과는 어떻게 연계되나
창업원은 학생들이 스타트업을 시작할 때 이른바 ‘창업 멘토’들이 사업 계획에 관해 조언해주고 현실성에 대해 지적했다. 그러나 창업관련 지식을 모른다면 그저 멘토들에게 끌려 다니고 말 것이다. K-School은 학생들이 자주적으로 사업을 계획할 수 있는 지식과 배경을 가르쳐 준다. 이상적인 모델은 K-School에서 관련 지식을 익히고 창업원이라는 생태계 속에서 회사를 세우는 것이다.
창업융합전문석사과정에 대해
기존의 석사 및 박사와는 다른 학위과정이다. 1년 과정이고 교과 석사 제도에서 차용했다.
K-School에 기대하는 점
막연히 창업 아이템이 있어서 한번 시도해보고 싶거나, 아니면 현재 창업하고 있는 학생들이 왔으면 좋겠다. K-School이 우리학교에 ‘기업가정신’이라는 문화를 확산하고, 창업을 위한 생태계를 만드는 데 이바지했으면 좋겠다.
KAIST 신문 이준한기자 joonhanyi@kaist.ac.kr
※ K-SCHOOL 소개사이트 바로가기: KAIST 홈페이지 → 연구 → K-School
http://www.kaist.ac.kr/html/kr/research/research_0410.html
2016.03.04 조회수 15412 -
2016학년도 학사과정 입학식 개최
우리 대학은 2일(수) 오전 10시 본교 대강당에서 신입생 ‧ 학부모 등 1500여명이 참석한 가운데 ‘2016학년도 학사과정 입학식’을 가졌다. 이번 입학식은 1986년 3월 첫 입학식 이래 30주년이 되는 해이다.
입학식은 신입생 대표 고대력(18 ‧ 대구과학고 卒) 군과 강보라(18 ‧ 한국과학영재학교 卒) 양의 신입생 선서에 이어 제1회 학사과정 입학생 대표로 화학과 이희승 교수 입학 축사, 강성모 총장 입학 식사, 재학생 동아리 공연 순으로 진행됐다.
이희승 교수는 축사에서 “30년전 이 자리에 앉아 단상이 있는 앞을 바라보며 가슴 벅찬 미래를 꿈꿨던 일”을 회상하면서 “신입생 여러분 ! 오늘 지금 자신의 모습을 기록으로 남기고, 30년후에 어떤 모습의 자신이 되길 기대하는지 생각해보고, 그리고 여러분의 30년 후배들도 이 자리에 있는 것을 자랑스럽게 생각할 수 있도록 노력해 달라”고 말했다.
강성모 총장은 입학 식사에서 ▲ 타인을 존중하고 매사에 감사할 줄 아는 따뜻한 마음을 가질 것 ▲ 전문분야에 깊이 있는 지식을 연마 할 것 ▲ KAIST인의 사회적 책무를 다하고 자신감을 키워 나갈 것 ▲ 국제적인 소통능력을 키울 것 등을 당부했다.
이어 “최고의 지성인들이 모인 KAIST는 고교시절 보다 훨씬 더 도전적인 환경이 될 것”이라며“ 힘든 길을 가다 넘어져도 좌절하지 말고 다시 일어서는 마음자세를 가져달라 ”고 말했다. 끝.
2016.03.02 조회수 11305 -
올해의 KAIST인 상, 이효철 교수 선정
〈 이 효 철 교수〉
우리 대학은 2015년 올해의 KAIST인 상에 화학과 이효철(43) 교수를 선정하고 5일 오전 10시 교내 대강당에서 열린 2016년도 시무식에서 시상했다.
15회째를 맞는 올해의 KAIST인 상은 한 해 동안 국내외에서 우리 대학의 발전을 위해 노력하고 교육, 연구 실적이 탁월한 인물에게 수여한다.
수상자인 이효철 교수는 시간분해 엑스선 액체구조학 연구 분야에서 측정 방법 및 신호분석법의 개념을 정립해 우리 대학의 위상을 높인 공을 인정받았다.
이 교수는 지난 2월 원자가 결합해 분자를 이루는 순간을 실시간 관측하는 데 성공해 세계 최고권위 저널인 네이처(Nature)지에 교신저자로 이름을 올렸다.
2005년 분자결합이 끊어지는 과정을 밝혀 사이언스(Science)지에 논문을 게재한 지 10년 만에 분자의 결합과정까지 관측함으로써 화학반응의 시작과 끝을 밝혀냈다.
분자결합이 끊어지는 과정은 광분해를 통해 모든 분자들이 동시에 반응하게 만들 수 있기 때문에 실시간 관측이 가능하지만, 분자의 화학 결합을 관측하는 것은 두 개의 분자가 만나는 과정이 필수적이기 때문에 쉽지 않았다.
이 교수 연구팀은 이를 펨토초 시간분해회절을 통한 창의적 방법으로 해결했고, 용액 상에서 일어나는 화학결합의 형성 순간과 구조 변화를 세계 최초로 관측했다.
이 교수는 “KAIST인이라면 누구나 명예로 생각하는 이 상을 받게 돼 영광이다”며 “연구와 교육에 정진해 큰 성취를 이루라는 뜻으로 알고 더욱 매진하겠다”고 말했다.
2016.01.05 조회수 11796 -
이희승 교수, 펩타이드 자기 나침반 개발
〈이 희 승 교수〉
우리 대학 화학과 이희승(47) 교수 생체모방 유기분자 연구팀이 순수 유기화합물만으로 구성된 펩타이드 자기 나침반을 개발했다.
이번 성과는 네이처(Nature) 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 10월 29일자 온라인 판에 게재됐다.
금속화합물, 산화금속과 같은 강자성(ferromagnetic) 및 상자성(paramagnetic)을 갖는 자성물질은 이들의 자기적 특성을 이용해 다양하게 응용되고 있다.
반면, 펩타이드와 같은 반자성(diamagnetic) 유기분자들은 금속성 물질에 비해 자기민감성(magnetic susceptibility)이 현저히 낮아 수 테슬라(Tesla) 이상의 강한 자기장에도 반응하지 않기 때문에 비 자성(non-magnetic) 물질로 취급됐다.
또한 반자성 특성은 분자수준에서 관찰이 어렵고 효율성이 낮아 한계가 있는 것으로 여겨졌다.
물론 이론적으로는 반자성 분자라도 열에너지를 극복할 수 있는 다수의 분자가 일정한 규칙으로 정렬된 집합체가 되면 반자성 정렬(diamagnetic alignment)이 가능하다. 따라서 외부자기장의 변화에 실시간으로 반응하는 분자기계의 개발이 가능하지만, 이를 실험적으로 증명한 예는 없었다.
문제 해결을 위해 연구팀은 폴덱쳐(foldecture)라고 이름 지은 독창적인 나선형 펩타이드 분자 자기조립체를 개발했다. 이는 독특한 3차원 모양의 일정한 크기를 갖는 비금속 유기물질이고, 반자성 특성을 갖지만 이를 구성하는 펩타이드 분자들이 높은 결정성과 일정한 규칙성을 갖도록 설계됐다.
이러한 규칙성과 결정성 등의 특징은 펩타이드 자기조립체가 외부 자기장 방향을 따라 정렬할 수 있게 만들었다.
또한 MRI 장비의 자기장 세기보다 낮은 1 테슬라 이하의 회전자기장에서도 폴덱쳐들이 실시간으로 감응하며 정렬해 수용액상에서 실시간 회전운동도 가능함을 최초로 증명했다.
연구팀은 체내에 마그네토좀이라는 자기나침반을 지닌 주자성 박테리아(magnetotactic bacteria)의 행동 양식에 착안해, 순수 유기화합물질인 폴덱쳐를 이용해서 외부 자기장의 방향 변화를 민감하게 가리킬 수 있는 수 밀리미터 크기의 하이드로겔 나침반을 구현하는데 성공했다.
이번 연구에서 밝혀진 펩타이드 자기조립체의 반자성 정렬 현상은 반자성 물질 연구에 대한 새로운 시각을 제시했을 뿐 아니라 폴대머 및 펩타이드 자기조립 연구와 자극반응성 분자기계, 유기나노물질의 움직임 제어 등 다양한 관련 응용연구 분야에 영향을 끼칠 것으로 기대된다.
이 교수는“이번 성과를 통해 자기제어가 가능한 생체 친화적 유기 나노/마이크로소재 연구개발이 활성화될 것으로 기대된다”고 말했다.
KAIST 화학과 권선범 박사가 제 1 저자로 참여한 이번 연구는 삼성미래기술육성재단의 지원을 받아 수행됐고, KAIST EEWS 대학원 김형준 교수팀, 화학과 최인성 교수의 세포피포화 연구단과의 공동연구를 통해 진행됐다.
□ 그림 설명
그림 1. 주사전자현미경을 통해 관찰된 폴덱쳐의 자기정렬 현상
그림2. 펩타이드 1 및 2 의 분자구조식과 이들의 자기조립을 통해 합성된 폴덱쳐의 전자현미경 사진
2015.12.02 조회수 14058 -
화합물의 광학 활성 분석 기술 개발
〈 김 현 우 교수〉
우리 대학 화학과 김현우 교수 연구팀이 핵자기공명 분광분석기(NMR)를 통해 전하를 띠는 화합물의 광학 활성을 간단히 분석할 수 있는 기술을 개발했다.
연구 결과는 화학분야 학술지 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’ 10월 19일자 온라인 판에 게재됐다.
오른손과 왼손처럼 같은 물질이지만 거울상 대칭이 되는 화합물을 광학 이성질체라고 한다.
지구상의 생명체를 이루는 아미노산과 당은 하나의 광학 이성질체로 이뤄져 있어 새로운 화합물이 생체에 들어갈 때 광학 활성에 따라 서로 다른 생리학적 특징을 나타낸다. 따라서 신약을 개발할 때 광학 활성을 조절하고 분석하는 연구는 필수적이다.
광학 활성의 분석 방법으로 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)가 주로 사용되는데, 고가의 부품을 구비해야 하고 30분에서 1시간 정도의 시간이 소요되는 단점이 있다.
또한 신호의 감도 및 분해 기능이 떨어지고 사용할 수 있는 용매가 무극성에 한정되는 점 때문에 활용에 한계가 있었다.
반면 화합물의 분자 구조 분석에 활용되는 핵자기공명(NMR) 분광분석기는 1~5분 정도의 빠른 분석속도를 갖고 있다. 또한 화학 분야에서 분자의 구조를 확인하기 위한 필수 장비이기 때문에 대부분의 연구실에서 구비된 상태다.
하지만 이 핵자기공명 분광분석기를 통해 광학 활성 화합물의 신호를 분리하는 효과적인 방법은 보고되지 않았다.
연구팀은 기존에 알려지지 않은 음전하를 띠는 금속 화합물과 핵자기공명 분광분석기를 이용해 분석 방법을 개발했다.
음전하를 띤 금속 화합물이 양전하 및 음전하를 갖는 광학활성 화합물과 이온성 결합을 하면 핵자기공명 분광분석기를 통해 신호가 구별돼 광학 활성을 분석할 수 있는 원리이다.
이 방법을 사용하면 구조적 제약 없이 다양한 화합물을 분석할 수 있고, 비극성 및 극성 용매에 모두 적용 가능하다는 장점을 갖는다.
연구팀은 다양한 신약 및 신약후보 물질들은 전하를 띨 수 있는 작용기를 포함한 경우가 많아 연구팀의 새로운 분석 방법이 신약 개발에 직접적으로 활용 가능할 것으로 기대된다고 밝혔다.
김 교수는 “간단한 화학적 원리를 통해 기존의 틀을 깨는 혁신적 분석방법을 만들었다”며 “이 방법이 신약개발에 많이 활용되길 기대한다”고 말했다.
화학과 서민섭 박사과정(1저자)의 참여로 이루어진 이번 연구는 기초과학연구원(IBS) 나노물질 및 화학반응 연구단과 슈퍼컴퓨팅연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 금속 화합물과 이온성 상호작용으로 광학활성을 가진 화합물의 NMR 신호가 분리되는 현상
그림2. 다양한 광학활성 물질이 분리되는 그림
2015.11.10 조회수 17370 -
대장균의 생물막 형성 제어 기술 개발
〈이 영 훈 교수〉
우리 대학 화학과 이영훈 교수 연구팀이 작은 RNA(small RNA : sRNA)의 발현을 조절해 대장균의 생물막 형성을 제어할 수 있는 기술을 개발했다.
연구 결과는 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 10월 15일자에 게재됐다.
세균들은 외부의 여러 환경으로부터 스스로를 보호하기 위해 다량체로 이뤄진 세포성분을 분비한다. 이로 인해 고체 표면이나 살아있는 생물 조직에서 생물막(biofilm)이라는 3차원 구조물이 형성된다.
이 생물막은 제거가 어려울 뿐 아니라 세균의 생체 내 증식, 치석, 의료기기 오염, 수도관, 정수기 등에 분포해 각종 산업시설에서 광범위한 문제를 일으키고 있다.
특히 생물막을 형성하고 있는 세균들은 항생제에 매우 높은 내성을 가질 수 있어 슈퍼박테리아의 항생제 내성의 주요 원인이기도 하다.
생물막 형성에 크게 관여하는 세균 내의 sRNA는 표적 메신저 RNA(mRNA) 또는 단백질과 상호작용해 세포대사를 조절하는 핵심 요소로 기능한다. 학자들은 생물막 형성의 원리를 규명하기 위해 이 sRNA를 연구해 왔다.
현재 대장균에서는 100여 종의 sRNA가 보고됐다. 연구팀은 이 중 99종을 분석해 각각의 대장균 sRNA를 발현할 수 있는 라이브러리를 구축했다. 이후 이를 통해 환경적 스트레스 대응과 밀접한 관련성을 가져 생물막 형성에 핵심이 되는 sRNA를 탐색했다.
그 결과로 연구팀은 생물막 형성에 관여하는 sRNA를 새롭게 발견했고, 생물막 형성을 위한 생리적 변화(세포운동성, I형 핌브리아 형성, 컬리핌브리아 형성)를 일으키는 sRNA들을 분석하는 데 성공했다.
이 분석 방식은 기존의 유전체적 분석을 통한 sRNA 작용 원리 규명 연구에 비해 이 교수 연구팀은 특정 sRNA의 기능을 직접 분석할 수 있어 신속하고 효율적으로 작용 원리를 규명할 수 있다는 장점을 갖는다.
이번 연구를 통해 생물막 형성과정에 관여하는 신호 전달체계를 이해하는 후속 연구 뿐 아니라, sRNA를 진단 마커나 약물 타겟으로 삼아 세균의 병원성 제어에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
이 교수는 “세균의 생물막 형성과 분해를 원하는 방향으로 제어할 수 있게 됐다”며 “향후 99종의 sRNA 각각에 대한 돌연변이 균주도 확보해 함께 활용할 예정이다”고 말했다.
화학과 박근우, 이정민 박사가 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌프론티어사업(지능형 바이오시스템 설계 및 합성 연구), 기초연구실 지원사업, 중견연구자 지원사업(도약연구)을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림 1 . 세균 생물막 형성과정의 모식도
그림 2. sRNA의 발현양에 비례하여 생물막 형성의 억제. 생물막 형성이 많을수록 진한 보라색
그림 3. 99종의 대장균 sRNA와 라이브러리 구축에 사용된 pHMB1 플라스미드의 구조
2015.10.28 조회수 16141 -
최장욱, 장석복 교수, 제 7회 지식창조대상 수상
우리 대학 화학과 장석복 교수와 EEWS 대학원 최장욱 교수가 미래창조과학부의 ‘제 7회 지식창조대상’ 수상자로 선정됐다.
2009년부터 시작한 지식창조대상은 세계 과학기술계에서 많이 인용되는 논문을 발표해 국제적 학술 공헌도가 높은 국내 과학자에게 주어지는 상이다.
대표적인 세계 과학기술 분야 인용 데이터베이스인 'SCIE'와 'SCOPUS' 수록 논문을 활용해 지난 10년간 피인용 횟수가 상위 1% 안에 드는 고피인용 논문(HCP·Highly Cited Papers)을 추출해 이 중 학술적 공헌도가 매우 높은 10명을 추려 선정하는 방식이다.
장석복 교수는 탄소-수소 간 결합반응 활성화 분야에서 세계적 권위자로 평가받고 있다. '팔라듐 촉매를 이용한 피리딘 유도체의 탄소-수소 활성화 반응' 논문은 톰슨 로이터의 이달의 주목할 만한 논문에 선정됐다. 또 2011년 미국화학회로부터 최근 3년간 가장 많이 인용된 논문 20편에 선정된 바 있다.
최장욱 교수는 이차전지 분야 국내 최고 권위자 중 한 명이다. 기존 이차전지의 사용시간 연장을 위한 고용량 전극소재를 개발한 것은 물론, 리튬이차전지보다 경쟁력이 클 것으로 예상되는 차세대 나트륨이차전지와 마그네슘이차전지에서도 새로운 전극소재를 개발했다.
2015.10.20 조회수 11524 -
KAIST, 하계 다보스포럼에 국내 대학 중 유일하게 초청받아
우리 대학이 오는 9~11일 중국 다롄 국제컨퍼런스센터(ICC)에서 열리는 세계경제포럼 하계대회(일명 하계 다보스포럼)에 국내 대학 가운데 유일하게 초청받았다.
하계 다보스포럼(정식명칭 : 새로운 챔피언들의 연차총회)은 중국이 스위스 다보스포럼처럼 세계 경제와 글로벌 이슈를 주도하기 위해 2007년부터 매년 중국에서 개최하는 국제회의이다.
‘성장을 위한 새로운 항로 작성’을 주제로 열리는 올해 포럼에는 90개국 1천500여 명의 정 ‧ 관 ‧ 학계 인사들이 참여해 글로벌 혁신 이슈와 과학기술을 주제로 다양한 세션에서 발표와 토론을 진행한다.
KAIST는 이번 포럼에서 전 세계 리더들에게 최신 연구동향을 소개하고 함께 토론하는 자리인 ‘아이디어스랩(IdeasLab)’을 국내 대학 가운데 유일하게 4회 째 운영한다.
‘바이오 소재 vs 나노 소재’를 주제로 열리는 이번 세션은 ‘차세대 산업혁명을 이끌 소재는 무엇이 될 것인가’를 두고 발표와 토론이 진행된다.
회의는 미국 프린스턴대학교 린 루(Lynn Loo) 교수가 사회자로 나서‘토론 랩(Debate Lab)’이라는 새로운 방식으로 진행되며 청중들은 토론 전후에 걸쳐 이슈에 대한 투표도 진행한다.
먼저 세션 위원장을 맡은 강성모 KAIST 총장이 KAIST 현황과 아이디어스랩을 소개하고 이어 사회자가 바이오 소재와 나노 소재의 토론자와 토론 규칙을 설명한다.
‘바이오 소재’분야 토론자로 이상엽 생명화학공학과 특훈교수와 이해신 화학과 교수가 참가해‘생물을 해킹해 플라스틱을 만든다’와 ‘의료용 생체적합성 물질’을 주제로 각각 발표한다.
이어 ‘나노 소재’ 토론자로 정희태 생명화학공학과 석좌교수와 조은애 신소재공학과 교수가 나와 ‘자기조립 나노 물질’과 ‘수소연료를 위한 나노 리파이너리’를 주제로 각각 발표한다.
발표에 이어 세션 참가자들과 발표자들은 ‘바이오 물질과 나노 물질 중 어느 것이 차세대 산업혁명을 이끌 것인가’를 주제로 토론도 진행한다.
이밖에 강성모 KAIST 총장은 글로벌대학리더스포럼(GULF)이 주관하는 ‘산학협력’세션의 토론 리더로도 참여해 구오핑(Guo Ping) 중국 화웨이 부회장, 쟝 뤽 로윈스키(Jean-Luc Lowinski) 사노피 차이나(Sanofi China) 수석 부회장과 함께 산학협력에 관해 토론한다.
강 총장은 현재 세계경제포럼의 GULF 멤버이면서 전자공학의 미래에 관한 글로벌 아젠다 카운슬 의장도 맡고 있다.
강 총장은 “KAIST는 하계 다보스포럼의 초청으로 4회 째 아이디어스랩을 주관한다”며 “KAIST의 혁신적 연구성과가 세계적 수준으로 평가받고 있어 자랑스럽다”라고 밝혔다. 끝.
2015.09.08 조회수 13381